Мини-лекции. Сверхрегенератор

Владимир Сысолятин
На предыдущих лекциях мы познакомились с разными видами радиоприёма и самими радиоприёмниками. Начали как обычно с простого: детекторные, прямого усиления, прямого усиления регенеративного приёма, супергетеродинами, прямого преобразования. Но есть ещё один из методов приёма и соответственно приёмники. Это сверхрегенеративный приём. Познакомимся с ним поближе...

Да, мы ранее рассматривали регенеративный приём, а причём здесь сверх? Посмотрите на рис1. Это в некотором роде функционально-принципиальная схема регенеративного приёмника. Если бы не было катушки индуктивности Lос, то это был бы всего лишь детекторный приёмник с усилителем и всё! Но появление лишней катушки резко изменило дело. Часть усиленного сигнала была направлена обратно на вход и, что? Как оказалось при таком способе возросло усиление, увеличилась добротность контура и как результат, — повысилась избирательность! Но это будет лишь тогда, когда фазы сигнала на входе и от катушки Lос будут совпадать! Тогда коэффициент взаимоиндукции m будет положительным. Вообще-то этот коэффициент при правильной фазировки m может принимать значения 0 < m < 1. И стало быть индуктивная связь будет либо полностью отсутствовать при m = 0, либо при m = 1 наш регенератор превратится в генератор, излучающий помехи!

И, что с этого? А с этого неустойчивость самого приёма, — хождение по канату над пропастью... Но вот появилось новое, — хорошо забытое старое и известное ещё в 1922 году! Сверхрегенератор! В смысле регенератор, но что-то там ещё сверху? Посмотрите на рис3. Это схема как бы того самого регенератора на который мы только, что тратили своё время. Того, да не совсем. Вон видите внизу красненький кружочек, а внутри загогулинка? Это генератор периодических колебаний с частотой где-то вблизи 20 кГц. Для чего он здесь? На рис7с. график напряжения вспомогательного генератора, да того самого из красненького кружочка. В нашем случае это прямоугольные импульсы с периодом следования Т. Присутствующее на сетке лампы отрицательное напряжение (штрих-пунктирная линия) держит наш регенератор на грани возбуждения (генерации колебаний с резонансной частотой контура Lк Cк). В таком состоянии он находится до того момента пока импульс вспомогательного генератора не перейдёт в область красного и? И наш регенератор превратится в генератор. Если бы импульс имел довольно большую продолжительность то напряжение на контуре было бы равно Uст Рис7b. Такую величину напряжения называют стационарным значением. Но импульс заканчивается раньше чем нам бы хотелось... А так как контур является инертной системой, то и напряжение на нём не появляется мгновенно и так же мгновенно не исчезает! В результате на контуре будет периодическая последовательность таких вот фитюлек, «вспышек» заполненных высокочастотным колебанием генератора Рис7a. и амплитудой U1. Нежелательным будет режим когда вид «вспышек» будет таким как на Рис7b.

На Рис8. показана временная диаграмма следования тех самых «правильных» «вспышек». Как Видите возрастание напряжения на контуре начинается не с нуля, а? А с величины напряжения флуктуационных шумов, либо входного сигнала Uf Рис5. Но это так к слову. Этот сигнал ( Uf) управляет работой сверхрегенератора и амплитуды наших «вспышек» возрастают, повторяя форму усиливаемого сигнала Рис6. Происходит усиление. И если в регенераторе достичь максимального усиления невозможно из-за угрозы самовозбуждения, то в сверхрегенераторе нежелательный режим становится рабочим и очень желательным! А так-как лампа в принципе сама работает детектором, то на выходе его будут вот такие обрезанные «вспышки» Рис9. После фильтрации остаётся так называемая огибающая Uд, которая повторяет закон модуляции усиливаемого сигнала.

И, что, спросите Вы? А то! Посмотрите на Рис5a. Это формула коэффициента усиления сверхрегенератора. Где: Uf — напряжение сигнала; Uc — напряжение усиленного сигнала; Q — добротность (качественная характеристика) контура LC; p — коэффициент регенерации; q — коэффициент сверхрегенерации, зависящий от параметров и режима лампы. Как видите основной переменной составляющей является p, зависящий от m — коэффициента взаимоиндукции. При m приближающемся к 1, коэффициент усиления стремится к бесконечности! В реальности же коэффициент усиления, по данным из одних источников достигает миллиона, в по другим, даже нескольких миллионов!

А, что за схема на Рис4. которую мы как-то с разговорами обошли стороной? Ну, да... Есть такое. А это тоже схема сверхрегенератора но несколько другого принципа работы. Если в первом случае лампа без постороннего генератора стояла в запертом режиме, точнее на грани возбуждения, то та, что на Ри4. наоборот. В начальный момент лампа находилась в режиме генерации, но? Есть в схеме такая «хитрая» цепочка С* и R*. Обычно так обозначали (по крайней мере раньше?) подстроечные, подбираемые номиналы элементов. И выбранные определяли режим работы всей схемы, с так называемый прерывистой генерацией. Или такой режим иногда называли ещё с самогашением! Как только схема включалась и начинала генерировать, так тут же конденсатор С* начинал заряжаться. И напряжение на конденсаторе достигнув определённой величины запирала лампу. Генерация прекращалась. Через R* конденсатор С* начинал медленно разряжаться. И опять напряжение на конденсаторе достигнув минимальной величины разблокировало лампу. Генерация возникала вновь. В итоге на контуре появлялись те самые «вспышки». А лампа работала как сверхрегенератор и детектор и усилитель низкой частоты и всё в одном «флаконе».

Вот примерно с такой схемы, в шестидесятые я и начинал свой путь в радиолюбители-коротковолновики. Схема не смотря на свою простоту работала как сложный супергетеродин. Без каких либо забот прекрасно принимала сигналы как с АМ модуляцией, так и с ЧМ! Как бы она повела себя при приёме SSB, — большой вопрос?! В семидесятые, в Таганроге на такую вот схемку, на кусок провода принимал переговоры (судя теме) военных лётчиков! Но это я так считал. Если они работали в открытом режиме, то нет здесь ничего странного. Находясь на большой высоте, они были в прямой радиовидимости на сотни километров!

Вот и получается, что по усилению такая вот фитюлька может тягаться с навороченным супергетеродином! На Рис2. изображена радиолюбительская конструкция приёмника-сверхрегенератора. Стрелочкой показан элемент питания (батарейка 9v. типа «Крона», «Корунд») и как выглядит приёмник, в сравнении с размерами батарейки.

И хотя казалось бы у сверхрегенератора большое будущее, но? Но не всё так хорошо?! В смысле ничего хорошего! Во-первых при приёме на слух и отсутствие сигналов приёмник ужасно шумит! Низкая избирательность. В шестидесятые я на сверхрегенератор мог принимать сразу 2-3 радиостанции без каких-то взаимных влияний последних друг на друга! И, что ещё немаловажно сильное излучение широкого спектра помех. По крайней мере приёмников собранных по схемам на этой странице! Считается, что чем сильнее шумит, тем чувствительнее приёмник! Эффективней такой принцип работает на высоких частотах и не ниже 4-5 мГц! А при применении SSB-модуляции?.. По крайней мере для меня, вопрос?!! Если верить источникам, то такие схемы применяют там где важны небольшие габариты и экономичность питания. Применяют на высоких частотах в измерении высоты полёта, в аварийных радиомаяках, в пассивной радиолокации и астрономии...

Если Вам очень интересно, то вот к сведению, небольшой список литературы: А. М. Заездный, В.Ф. Кушнир, Б.А. Ферсман «Теория нелинейных электрических цепей»; М. К. Белкин «Сверхрегенераторы»; С.Л. Давыдов, И.П. Жеребцов, Ф.Л. Левинзон-Александров «Радиотехника»; И.П. Жеребцов «Радиотехника»; Н.М. Изюмов «Курс радиотехники». Но меняются авторы, названия книг... Я не думаю, что каждый из авторов что-то Вам преподнесёт новое?!! Да меняются картинки-иллюстраторы, а остальное? А остальное, всё одно и тоже.

Продолжение темы в следующей мини-лекции «Видеомагнитофон. Жизнь на волоске...»http://www.proza.ru/2017/05/04/1865